工业相机选型的重要参数

工业相机介绍

工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的选择不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。

工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，市面上工业相机大多是基于CCD（Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相机。

CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。

CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路 (VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。

相机一般参数：

1. 分辨率（Resolution）：相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于数字相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟相机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480，模拟相机已经逐步被数字相机代替，且分辨率已经达到6576*4384。

2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。

3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒采集的行数（Lines/Sec.）。

4. 曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）：对于线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，数字相机一般都提供外触发采图的功能。工业相机的快门时间非常短，可以抓拍高速运动的物体。快门速度一般可到10微秒，高速相机还可以更快。

5. 像元尺寸（Pixel Size）：像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小。数字相机像元尺寸为3μm~10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。

6. 光谱响应特性（Spectral Range）：是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是350nm－1000nm，一些相机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。 [1] 

7.接口类型：有Camera Link接口，以太网接口，1394接口、USB接口输出，目前最新的接口有CoaXPress接口。

8.噪声及信噪比：

相机选型的重要参数

1.工业相机的视野大小

工业相机传感器尺寸大小
1/4″:(3.2mm×2.4mm)；
1/3″:(4.8mm×3.6mm)；
1/2″:(6.4mm×4.8mm)；
2/3″:(8.8×6.6mm)；

1″:(12.8mm×9.6mm) .

两个重要的公式：

一般情况下，根据所要拍摄的视野大小就可以确定相机的工作距离，当我们要减小视野的时候，在不改变镜头的情况下，需要减小工作距离，当工作距离改变时，镜头不一定能够清晰聚焦，镜头前端一般有一个调焦环，用来改变像距的大小，首先调节调焦环，当调节调焦环无法清晰成像的时候，就应该考虑加接圈（增加像距大小）。相应的，当去掉接圈的时候，像距减小，工作距离增加，视野变大。同样，在工作距离不变的情况下，增大视野，则需要减小镜头焦距大小，f太小时，所拍摄的图像畸变大，因此需要综合考虑。 
一般通过这两个公式来确定最佳工作距离和视野。

ccd、cmos芯片尺寸大小： 
1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。 
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。 
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。 
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。 
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

2.工业相机的镜头焦距

 

3.工业相机的帧率选择